Arsenic and arsenic speciation in foods, with an accent on inorganic arsenic

Specijacija metala je važna prilikom istraživanja toksičnosti i bioraspoloživosti elemenata kada je informacija o ukupnoj koncentraciji elementa nedovoljna. Najviše koncentracije ukupnog arsena izmjerene su u sljedećim prehrambenim proizvodima: riba i plodovi mora, proizvodi ili dodatci prehrani na bazi alga (osobito hijiki, Hizikia fusiformis), žitarice i proizvodi od žitarica, proizvodi od riže, mekinje i klice. Nisu svi arsenovi spojevi pronađeni u hrani jednako toksični i stoga mjerenje ukupnog sadržaja arsena u hrani ne znači nužno i mogući zdravstveni rizik. Plodovi mora (riba i školjke) sadrže visoke koncentracije ukupnog arsena (do 6 mg/kg mokre mase), no mogu sadržavati gotovo nedetektibilne koncentracije (manje od 0,001 mg/kg mokre mase) anorganskog arsena. U takvima slučajevima je sav arsen prisutan u oblicima arsenobetaina i arsenokolina koji se smatraju netoksičnim. Glavne tehnike koje se koriste za određivanje arsena u biološkim uzorcima su grafitna tehnike atomske apsorpcijske spektrometrije (GF-AAS), induktivno spregnuta optička emisijska spektrometrija (ICP-OES), spektrometrija masa s induktivno spregnutom plazmom (ICP-MS) i atomska apsorpcijska spektrometrija-hidridna tehnika (HG-AAS). Kombinirana tehnika tekućinske kromatografije visoke djelotvornosti i spektrometrije masa s induktivno spregnutom plazmom (HPLC-ICP-MS) je najmoćnija metoda za određivanje specijacije arsena u granicama detekcije od 0,5 μg/L. Zbog toksičnih učinaka anorganskog oblika arsena 1989. zajednička komisija Organizacije za hranu i poljoprivredu Ujedinjenih naroda i Svjetske zdravstvene organizacije (FAO/ WHO) je postavila privremeno dopuštenu količinu tjednog unosa (PTWI) za anorganski arsen od 15 μg/kg t.m/dan. U 2014. godini EFSA je evaluirala prehrambenu izloženost anorganskom arsenu u europskoj populaciji i podastrijela informacije o razinama arsena (ukupnog i anorganskog) u hrani europskog tržišta. Zaključeno je da je za sve uzraste, osim za dojenčadi i ostalu djecu, glavni doprinos izloženosti hrani pripada skupini prerađenih proizvoda na bazi žitarica (bez riže). Ostale skupine hrane koje su znatno pridonijele izloženosti iAs bili su: riža, mlijeko i mliječni proizvodi (glavni doprinos u dojenčadi i ostale djece) i pitka voda.Metal speciation is important in the study of element toxicity and bioavailability when information on the total concentration of the element is lacking. The highest total arsenic levels have been measured in the following foods: fish and seafood, products or supplements based on algae (especially hijiki, Hizikia fusiformis) and cereals and cereal products, with particularly high concentrations in rice grains, rice-based products, bran and germ. Not all arsenic compounds found in foods are equally toxic, and therefore measuring the total amount of arsenic in food does not necessarily imply a possible health risk. Seafood (fish and shellfish) containing high concentrations of total arsenic (up to 6 mg/kg of wet weight) may contain almost undetectable concentrations (less than 0.001 mg/kg of wet weight) of inorganic arsenic. In such cases, all arsenic compounds presented as arsenobetaine and arsenocholine forms are considered non- toxic. The main techniques used for the determination of arsenic in biological samples are graphite furnace atomic absorption spectroscopy (GF-AAS), inductively coupled optical emission spectrometry (ICP-OES), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-MS) and hydride technique of atomic absorption spectrometry (HG-AAS). The combined technique of high performance liquid chromatography and inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC- ICP-MS) is the most powerful technique for the determination of arsenic speciation, and hasadetectionlimitof0.5μg/L.In1989,the toxic effects of inorganic arsenic forms led the Joint Commission of Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization (FAO/WHO) to set a provisional tolerable weekly intake (PTWI) for inorganic arsenic of 15 μg/kg of body weight per day. In 2014, EFSA evaluated the dietary exposure to inorganic arsenic in the European population. It concluded that for all age groups except infants and toddlers, the main contributor to dietary exposure to inorganic arsenic is the food group of grain-based processed products (non-rice-based). Other food groups that were important contributors to inorganic arsenic exposure were rice, milk, and dairy products (the main contributor in infants and toddlers), and drinking water